電機(jī)學(xué)下復(fù)習(xí)

第二章直流電機(jī)U+–NSEEIa感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出電壓一、直流電機(jī)運(yùn)行原理二、基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。機(jī)座磁極勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)三、勵(lì)磁方式他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)UIfM串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)U四、電樞反應(yīng)F=Ff+Fa

(1)磁路不飽和時(shí)，氣隙磁場(chǎng)畸變，合成磁場(chǎng)不再對(duì)稱于磁極軸線，物理中性線（B=0）偏離幾何中心線；磁極一側(cè)磁場(chǎng)的削弱與另一側(cè)磁場(chǎng)的增強(qiáng)程度相同，故每極下有效磁通量不變，既不增磁，也不減磁，不影響電機(jī)總的感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩。（2）飽和時(shí)，磁極一側(cè)的磁場(chǎng)增加量總是小于另一側(cè)的磁場(chǎng)削弱量，故交軸電樞反應(yīng)具有一定的去磁作用。

五、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩1、電樞繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

E=Ce

Φn；Ce=pN/60a2、電磁轉(zhuǎn)矩

Tem==CTΦIa；CT=pN/2πa3、電動(dòng)勢(shì)常數(shù)與轉(zhuǎn)矩常數(shù)間的關(guān)系

Ce=πCT/30，Ω=2πn/60 E=CTΦΩ

六、直流電機(jī)的基本方程一、電壓方程1、他勵(lì)直流電機(jī)

特點(diǎn)：Ia=I；Ea=U+IaRa(發(fā)電機(jī)）U=E+IaRa（電動(dòng)機(jī)）2、并勵(lì)直流電機(jī)特點(diǎn)：Uf=U；Ia=I+If

(發(fā)電機(jī)）；Ia=I-If（電動(dòng)機(jī)）3、串勵(lì)直流電機(jī)特點(diǎn)：Ia=If=I；

發(fā)電機(jī)：Ea=U+IaRa+Uf;

電動(dòng)機(jī)：U=Ea+IaRa+Uf4、復(fù)勵(lì)直流電機(jī)發(fā)電機(jī)：Ia=Ibf+I,Icf=IUcf=IcfRcf=Ea-IaRa-U,Ubf=Ea–IaRa=IbfRbf,Ea=U+IaRa+Ucf電動(dòng)機(jī)：Ia=I–Ibf,Icf=IUcf=IcfRcf=U–IaRa–Ea,Ubf=IbfRbf=Ea+IaRa直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別能量關(guān)系:機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能電樞電勢(shì):反電勢(shì)電磁轉(zhuǎn)矩:制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電勢(shì)平衡方程:電源電勢(shì)第五章異步電機(jī)異步電機(jī)又叫感應(yīng)電機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)如下：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、效率較高、制造容易、成本低，維護(hù)方便——用途廣（主要用做電動(dòng)機(jī)，也有作為小水電站、風(fēng)力發(fā)電站的發(fā)電機(jī)的）其缺點(diǎn)如下：

調(diào)速較復(fù)雜、范圍窄、成本高、降低電網(wǎng)功率因數(shù)

1.基本類型：?jiǎn)蜗嗷\型異步電機(jī)；三相籠型異步電機(jī)；三相繞線式異步電機(jī)2.異步電機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括：靜止的定子，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，氣隙。定子——定子鐵心、定子三相或單相繞組、機(jī)座轉(zhuǎn)子——轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞線或籠型繞組、軸氣隙——0.2mm~1.5mm磁勢(shì)大部分都消耗在氣隙上，氣隙小則電機(jī)的空載磁化電流就小，功率因數(shù)高。考慮到機(jī)械的原因，氣隙又不能太小。一、異步電機(jī)的基本工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成圖：二、異步電機(jī)的三種工作狀態(tài)

1.電動(dòng)機(jī)狀態(tài)（0<n<n1,0<s<1）

s=(n1-n)/n1——轉(zhuǎn)差率(1)定子三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)。(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)（相對(duì)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速快）切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生電流。電流與氣隙磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(3)電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，經(jīng)過氣隙的耦合作用從軸上輸出機(jī)械功率。2.發(fā)電機(jī)狀態(tài)（n>n1,s<0）(1)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以n(>n1)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。(2)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)（相對(duì)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速慢）切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而產(chǎn)生電流。電流與氣隙磁場(chǎng)的相互作用產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(3)電機(jī)從軸上吸收機(jī)械功率，經(jīng)過氣隙耦合再向電網(wǎng)輸出電功率。3.電磁制動(dòng)狀態(tài)(n<0,s>1)轉(zhuǎn)子逆著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電機(jī)既從電網(wǎng)吸收電功率又從軸上吸收機(jī)械功率，它們都消耗在電機(jī)內(nèi)部變成損耗。三.折算后的相量方程式和等效電路T型等效電路四.折算后的相量圖

相量圖（0<n<n1)五、功率平衡方程式六、轉(zhuǎn)矩平衡方程式七異步電機(jī)的參數(shù)測(cè)定1.空載試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算

2.短路試驗(yàn)?zāi)康摹獪y(cè)定短路阻抗、轉(zhuǎn)子電阻、定、轉(zhuǎn)子漏抗記錄——Uk、Ik、pk參數(shù)計(jì)算設(shè)則

2.短路試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算于是有

2.短路試驗(yàn)考慮到則對(duì)于大中型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)近似有

八三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與調(diào)速1.一般的三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能并不好。啟動(dòng)電流大kI=Ist/IN=(4~7);啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大kst=(0.9~1.3)。2.影響造成電網(wǎng)壓降；產(chǎn)生損耗并發(fā)熱；轉(zhuǎn)矩小會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，甚至無法啟動(dòng)3.考慮啟動(dòng)方法時(shí)必須注意權(quán)衡的問題

啟動(dòng)電流要盡可能小，以減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要盡可能大，以縮短啟動(dòng)時(shí)間;

一般說來，上述要求是矛盾的，選用啟動(dòng)方法時(shí)需要綜合考慮。4.啟動(dòng)方法：4.1直接啟動(dòng)

具體做法——直接接到額定電壓的網(wǎng)上進(jìn)行啟動(dòng)

使用場(chǎng)合——小容量電動(dòng)機(jī)帶輕載能否進(jìn)行直接啟動(dòng)：要求滿足經(jīng)常啟動(dòng)的電機(jī)啟動(dòng)時(shí)引起母線電壓降不大于10%；偶爾啟動(dòng)的電機(jī)此壓降不大于15%（依據(jù)Tst=0.7225TstN,Tem=1.156TemN)。4.啟動(dòng)方法：4.1直接啟動(dòng)依據(jù)Tst=0.7225TstN,Tem=1.156TemN

一般異步電機(jī)都允許直接啟動(dòng)，該啟動(dòng)方法簡(jiǎn)單，滿足其他要求時(shí)要優(yōu)先采用。4.啟動(dòng)方法：4.2降壓?jiǎn)?dòng)

目的——降低加在定子繞組上的電壓來滿足啟動(dòng)電流的要求，因此需要較核是否滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求。

使用場(chǎng)合——容量大于或等于20kW并帶輕載4.啟動(dòng)方法：4.2降壓?jiǎn)?dòng)

具體做法1——定子串電抗降壓?jiǎn)?dòng)特點(diǎn)：Ux/UφN=1/a時(shí)，

Ist/IstN=1/a

Tst/TstN=1/a2

4.啟動(dòng)方法：4.2降壓?jiǎn)?dòng)

具體做法2——用星—三角啟動(dòng)器啟動(dòng)

特點(diǎn)：Ux/UφN=1/1.732時(shí)，

Ist/IstN=1/3Tst/TstN=1/3啟動(dòng)器價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，有較廣泛應(yīng)用。4.啟動(dòng)方法：4.2降壓?jiǎn)?dòng)

具體做法3——用自耦變壓器啟動(dòng)

特點(diǎn)：Ux/UφN=1/a時(shí)，

Ist/IstN=1/a2

Tst/TstN=1/a2

一般有抽頭可供調(diào)節(jié)。4.啟動(dòng)方法：4.2降壓?jiǎn)?dòng)

4.3采用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)

深槽籠型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子頻率高，由于趨膚效應(yīng)，電阻大漏抗小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子頻率低趨膚效應(yīng)不明顯,有利于保證效率。功率因數(shù)、最大電磁轉(zhuǎn)矩稍小。

雙籠型異步電動(dòng)機(jī)

啟動(dòng)籠電阻大，啟動(dòng)時(shí)起主要作用，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，正常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行籠起主要作用，效率高。功率因數(shù)、最大電磁轉(zhuǎn)矩稍小。4.4采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)只要轉(zhuǎn)子回路串的電阻合適，既可以減小啟動(dòng)電流，又能提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

為什么？

Tst=CmΦmI2cosφ2

RΩ↑,I2↓,Φm↑,

RΩ↑,cosφ2↑↑,I2cosφ2↑,∴

Tst=CmΦmI2cosφ2↑4.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速0.調(diào)速方式：

n=(1-s)n1=60f1(1-s)/p

有三種：

變極調(diào)速；變頻調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速1.變極調(diào)速：

原理：見圖一些結(jié)論：

4.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1.變極調(diào)速：

特點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、特性較硬，但只能有級(jí)調(diào)速，一般不宜超過三速，以雙速為多。

4.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2.變頻調(diào)速：

一些結(jié)論：一般要保持主磁通不變，因此恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速前后性能都能保持不變；而對(duì)于恒功率調(diào)速，若保持主磁通不變，則過載能力隨頻率正比變化；若保持過載能力不變，則主磁通要變化。

特點(diǎn)：調(diào)速范圍大，平滑性好，容易適用負(fù)載的不同要求；但裝置較復(fù)雜，價(jià)格較高。

4.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3.轉(zhuǎn)子回路串電